JPH11315930A - 高耐熱性ガスケット構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高耐熱性ガスケット構造の耐久性およびシー
ル機能を高めることにある。 【解決手段】 エンジンの排気口より下流の排気系の高
温の部品結合部に使用される高耐熱性ガスケットの構造
において、金属製の板材４と、その板材４のシール面上
に固着された、高耐熱性無機物質からなるシール材の層
７と、を具えてなることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等のエン
ジンの排気口より下流の排気系の、特に４００℃を超え
る高温の部品結合部に使用される高耐熱性ガスケットの
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等のエンジンの排気口より下流の
排気系を構成する、排気管やサイレンサー、キャタリス
ティックコンバーター、ターボチャージャー等の部品の
結合部は、例えば排気管周りでは概略４００℃〜７００
℃、ターボチャージャー周りでは概略６００℃〜８００
℃等の高温になる。このためそれらの結合部に使用され
るガスケットは、高耐熱性を持つように、従来は図５
（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ断面を示す如き構造を具えて
いる（例えば図５（ａ）に示す従来構造については特開
平２−５８５９２号公報中第３図参照）。

【０００３】ここで、図５（ａ）に示す構造は、パンチ
ングメタル製の芯金１が入った膨張黒鉛シート２を高温
環境による灰化や加熱冷却サイクルによるクリープの防
止のためにステンレス鋼製の薄板材３で包み込んで気密
に封止したものであり、図５（ｂ）に示す構造は、上記
と同様パンチングメタル製の芯金１が入った膨張黒鉛シ
ート２を上記と同様の灰化やクリープの防止のためにス
テンレス鋼製薄板材３で挟み込んだものであり、図５
（ｃ）に示す構造は、二枚の金属製の板材４にそれぞれ
山形のフルビード4aを形成してバネ反力を付加すること
によりシール面圧を維持するようにしたものであり、図
５（ｄ）に示す構造は、金属製の板材４を三枚積層して
断熱性を付加することにて耐熱性を高めるようにしたも
のであり、図５（ｅ）に示す構造は、金属製の板材４に
フルビード4aを形成するとともに、その板材４に積層し
たもう一枚の板材４の縁部4bを先の板材４の縁部上に折
り返して、ガスケット縁部で板材４を三層に積層するこ
とによりシール面圧を高めるようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５
（ａ）および（ｂ）に示す従来構造では、膨張黒鉛シー
ト２をステンレス鋼薄板３で覆っているため灰化による
消失は僅かであるものの、膨張黒鉛シート２のクリープ
は免れず、それゆえ長期間使用するとシール機能が低下
してしまうという問題がある。また、図５（ａ）〜
（ｅ）に示す従来構造では、排気系部品のフランジ面と
ガスケットとが金属同士で接触しているため、フランジ
面に残った加工傷等の凹部を柔軟に埋めることはでき
ず、それゆえ高いシール機能を持つことができないとい
う問題があり、特に図５（ｃ）〜（ｅ）に示す構造では
板厚が厚いためこの傾向が著しい。さらに、図５（ｃ）
および（ｅ）に示す構造では、高温下、特に６００℃を
超える環境下でのビード4aのバネ力低下が著しいため、
これも長期間使用するとシール機能が低下してしまうと
いう問題がある。そして、図５（ｅ）に示す従来構造で
は、板材４の積層数が部分的に異なっていて排気系部品
のフランジ面に局部的な面圧が加わるため、長期間使用
するとフランジ面に変形が発生し、その変形に追従し得
なくなってシール機能が低下してしまうという問題があ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、高温による
灰化やクリープが発生せず、しかも高耐熱性と柔軟性と
を持つシール材を金属製板材と組み合わせることで、上
記課題を有利に解決したガスケット構造を提供すること
を目的とするものであり、この発明の高耐熱性ガスケッ
ト構造は、エンジンの排気口より下流の排気系の高温の
部品結合部に使用される高耐熱性ガスケットの構造にお
いて、金属製の板材と、前記板材のシール面上に固着さ
れた、高耐熱性無機物質からなるシール材の層と、を具
えてなるものである。

【０００６】かかるガスケット構造にあっては、高耐熱
性無機物質からなるシール材の層が金属製の板材のシー
ル面上に固着されており、それゆえ、このガスケット構
造を具えるガスケットを排気系部品に装着すると、金属
製の板材のシール面によって保持されたシール材の層が
排気系部品のフランジ面の所定位置に密接してシール機
能を発揮する。

【０００７】従ってこの発明のガスケット構造によれ
ば、高温による灰化やクリープが発生しない、高耐熱性
無機物質からなるシール材の層がシール機能を保持する
ので、高温下でシール機能を長期間維持することがで
き、またフランジ面に加工傷等の凹部が残っていても、
その凹部をシール材の層が柔軟に埋めるので、高いシー
ル機能を持つことができ、そして、たとえフランジ面に
変形が発生しても、その変形にシール材の層が柔軟に追
従するので、高いシール機能を長期間維持することがで
きる。

【０００８】なお、この発明のガスケット構造における
前記高耐熱性無機物質はマイカ（雲母）と窒化硼素との
うち何れか一種以上からなるものであっても良く、これ
らマイカや窒化硼素あるいはその混合体を含むシール材
によれば、４００℃を超える高温環境下でも長期間にわ
たって充分高いシール機能を維持することができる。こ
の一方、この発明のガスケット構造における前記金属製
板材の材質は、高温下での締め付け使用時に過大な厚さ
変化が生ずるものでなければ足り、特にそれ以外の制限
はない。従ってその板材には、例えば通常のステンレス
鋼板や銅板等を使用することができる。

【０００９】さらに、この発明のガスケット構造におけ
る前記シール材の層は、前記板材に形成されたビードの
上に固着されていても良く、このようにすれば、ビード
が排気系部品のフランジ面で挟まれて偏平化することで
生ずる板材の僅かな凹部によってシール材の層が板材の
シール面上に強固に保持されるので、ガスケットの耐圧
性および耐久性を高めることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。なお、
図中、図５の従来例におけると同様の部分はそれと同一
の符号にて示す。ここに、図１（ａ）は、この発明の高
耐熱性ガスケット構造の一実施例を示す平面図、図１
（ｂ）は、その実施例のガスケット構造の、図１（ａ）
のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【００１１】この実施例の高耐熱性ガスケット構造は、
自動車用エンジンの排気口より下流の排気系を構成する
排気管やサイレンサー、キャタリスティックコンバータ
ー、ターボチャージャー等の部品の結合部に用いられる
ものであり、図１（ａ）に示すように、全体として概略
三角形状の平面形状を有するとともに、中央部の排気流
通孔５と各隅部のボルト孔６とを具えている。

【００１２】またこの実施例の高耐熱性ガスケット構造
は、図１（ｂ）に排気通路５付近の部分について断面を
示すように、例えばステンレス鋼等の金属製の板材４を
三枚重ねに積層し、それらのうちの図では一番上の板材
４の排気通流孔５側の縁部4cの周囲に斜面状に段差をな
すハーフビード4dを形成するとともに、中間の板材４の
排気通流孔５側の縁部4eを上記ハーフビード4dよりも奥
に位置させ、さらに一番下の板材４の排気通流孔５側の
縁部4fを一番上の板材４の上記縁部4c上に折り返すこと
により、実質的にガスケット全体にわたって板材４を三
層に積層して具えており、これにより板材４に断熱性を
付加して、ガスケットの耐熱性を高めている。

【００１３】さらにこの実施例の高耐熱性ガスケット構
造は、図１（ｂ）では一番上の板材４の図では上向きの
面であるシール面上の、上記排気流通孔５側の縁部4cの
周囲のハーフビード4dの位置と、図１（ｂ）では一番下
の板材４の図では下向きの面であるシール面上の、上記
ハーフビード4dの位置に対し上下方向に整列する位置と
にそれぞれ、図１（ａ）に示す如き、環状のシール材の
層７を固着されて具えている。

【００１４】ここにおけるシール材の層７は高耐熱性無
機物質からなり、具体的には、非燃焼性溶液としての水
ガラス９重量％と、分散剤としての界面活性剤１重量％
と、水５０重量％とを混合してなる結合材に、高耐熱性
無機粒子としての例えば窒化硼素（ＢＮ）の鱗片状粒子
４０重量％を混合してなるものである。

【００１５】上記のシール材層７を板材４のシール面上
に固着するに際し、この実施例では先ず、水ガラス９重
量％と界面活性剤１重量％と水５０重量％とを混合攪拌
して液状の結合材を製造し、次いでその結合材中に窒化
硼素の鱗片状粒子４０重量％を混合し、その窒化硼素粒
子が結合材中に均一に分散するよう攪拌して液状のシー
ル材を製造する。そしてその液状のシール材を、例えば
注射器状のディスペンサーでの吐出塗布やスクリーン透
過塗布等によって、厚さと幅とを正確に制御しつつ板材
４のシール面上の所定位置に塗布し、その後、その塗布
したシール材を乾燥させて硬化させるという工程を行
う。なお、液状のシール材を製造する際の各材料の混合
順序は上記の順序に限られず、適宜変更することもでき
る。また結合材に用いる溶液は、乾燥後に燃焼性物質が
含有されなければ、上記の水ガラスには限られず他のも
のでも良い。

【００１６】かかる構成を具えるこの実施例の高耐熱性
ガスケット構造にあっては、高耐熱性無機粒子としての
窒化硼素粒子と結合材とを混合してなるシール材の層７
が、金属製の板材４のシール面上に固着されており、そ
れゆえ、このガスケット構造を具えるガスケットを排気
系部品に装着すると、金属製の板材４のシール面によっ
て保持されたシール材の層７が排気系部品のフランジ面
の所定位置に密接してシール機能を発揮する。

【００１７】従って、この実施例のガスケット構造によ
れば、高温による灰化やクリープが発生しない、高耐熱
性無機粒子と結合材とを混合してなるシール材の層７が
シール機能を保持するので、高温下でシール機能を長期
間維持することができ、またフランジ面に加工傷等の凹
部が残っていても、その凹部をシール材の層７が柔軟に
埋めるので、高いシール機能を持つことができ、そし
て、たとえフランジ面に変形が発生しても、その変形に
シール材の層７が柔軟に追従するので、高いシール機能
を長期間維持することができる。

【００１８】そしてこの実施例のガスケット構造によれ
ば、高耐熱性無機粒子として窒化硼素の粒子を用いてい
るので、４００℃を超える高温環境下でも長期間にわた
って充分高いシール機能を維持することができる。

【００１９】また、この実施例のガスケット構造によれ
ば、高耐熱性無機粒子として鱗片状の粒子を用いている
ので、薄くかつシール機能にむらのないシール材の層７
を容易に形成することができる。

【００２０】さらに、この実施例のガスケット構造によ
れば、ハーフビード4dの上に固着されたシール材の層７
が、そのハーフビード4dで形成された凹部にシール材が
溜まることで板材４のシール面上に強固に保持されるの
で、使用中のガスケットのシール面に沿うシール材のフ
ローを抑制し得て、ガスケットの耐圧性および耐久性を
高めることができる。

【００２１】そして、この実施例のガスケット構造によ
れば、金属製の板材４が全体的に均一に三層積層されて
いることから、排気系部品のフランジ面に局部的な面圧
が加わることがないため、長期間使用してもフランジ面
に変形が発生することがないので、長期間にわたって充
分高いシール機能を維持することができる。

【００２２】図２（ａ）〜（ｄ）は、この発明の高耐熱
性ガスケットの他の四種類の実施例をそれぞれ示す断面
図であり、これらの実施例も図１に示す先の実施例と同
様の平面形状を有しており、それゆえ図２（ａ）〜
（ｄ）は、図１（ｂ）と同様の位置での断面をそれぞれ
示している。ここで、図２（ａ）に示す実施例は、図１
に示す実施例の構造において、一番上の板材４にハーフ
ビード4dに代えて山形のフルビード4aを外向きに突出さ
せて形成するとともに、それと対抗させて一番下の板材
４にも山形のフルビード4aを外向きに突出させて形成
し、それらのフルビード4aを覆うように、一番上の板材
４と一番下の板材４とのシール面（外向き面）に環状の
シール材層７をそれぞれ固着したものである。

【００２３】また、図２（ｂ）に示す実施例は、二枚の
金属製の板材４の、排気通流孔５側の縁部4cの周囲にそ
れぞれ、山形のフルビード4aを互いに対向させて内向き
に突出させて形成し、それらのフルビード4aを覆うよう
に、二枚の板材４のシール面（外向き面）に環状のシー
ル材層７をそれぞれ固着したものである。

【００２４】さらに、図２（ｃ）に示す実施例は、一枚
の金属製の板材４の、排気通流孔５側の縁部4cの周囲
に、山形のフルビード4aを形成し、そのフルビード4aを
覆うように、板材４の両面に環状のシール材層７をそれ
ぞれ固着したものである。

【００２５】そして図２（ｄ）に示す実施例は、図２
（ａ）に示す実施例の構造において、一番上の板材４と
一番下の板材４との山形のフルビード4aの突出方向を互
いに対向する内向き方向に変更するとともに、それらの
フルビード4aよりも排気通流孔５よりの位置にそれぞれ
ハーフビード4dを形成し、それらのフルビード4aを覆う
ように、一番上の板材４と一番下の板材４とのシール面
（外向き面）に環状のシール材層７をそれぞれ固着した
ものである。なお、これら四種類の実施例におけるシー
ル材層７も、図１に示す最初の実施例と同様にして形成
されている。

【００２６】これらの実施例によっても、最初の実施例
と同様の作用効果をもたらすことができ、特に、上記四
種類の実施例におけるフルビード4aの位置には、図３
（ａ）に示す外向きに突出するフルビード4aも、同図
（ｂ）に示す内向きに突出するフルビード4aについて
も、図３中右側のＢ部に示すように、ガスケットの使用
時に図示しないフランジ面でそのフルビード4aが挟まれ
て偏平化することで板材４に僅かな凹部が生じ、それゆ
え上記四種類の実施例によれば、図３中左側に示すよう
にフルビード4aの上に固着されたシール材の層７が、上
記Ｂ部に示す板材４の僅かな凹部にシール材が溜まるこ
とで板材４のシール面上に強固に保持されるので、使用
中のガスケットのシール面に沿うシール材のフローを抑
制し得て、ガスケットの耐圧性および耐久性を高めるこ
とができる。なお、環境温度が６００℃を超える場合に
は、通常用いられるＳＵＳ３０１−ＣＳＰステンレス鋼
板のフルビードのバネ性はほとんど期待できず、それゆ
え上記フルビード4aのバネ力のみによるシール性の確保
は困難である。

【００２７】図４は、図１に示す実施例の構造のガスケ
ットおよび図２（ｄ）に示す実施例の構造のガスケット
と、従来の大半を占める、図５（ａ）に示す従来例の構
造のガスケットおよび図５（ｃ）に示す従来例の構造の
ガスケットとについて、機能性の確認試験を実施した結
果を示す特性線図であり、この確認試験は、常温から８
００℃まで昇温してその８００℃で３０分間保持した後
常温まで下降させる工程を一サイクルとして、そのサイ
クルを繰り返すことによりガスケットを熱劣化させ、そ
の後、窒素ガスで加圧して、その窒素ガスの漏れ量から
機能性を判定するものである。

【００２８】この確認試験の結果から、上記二種類の実
施例の構造が、従来例の構造と比較して極めて高い耐熱
性を有するということが判明するとともに、上記二種類
の実施例の構造が、漏れ量が殆ど無く、あるいは少な
く、かつ長時間その性能を維持できる優れた耐熱・耐久
性を有するということが判明し、それゆえこの発明の上
記した他の実施例の構造も同様に、従来例の構造と比較
して極めて高い耐熱性を有することは明らかである。

【００２９】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えばシール材
の高耐熱性無機粒子として、上記実施例の窒化硼素粒子
に代えて、MgO ・Al₂O₃ ・SiO₂等の酸化化合物からなる
マイカ（雲母）粒子もしくはそのマイカ粒子と窒化硼素
粒子との混合物を用いても良い。また金属製の板材とし
て、上記実施例のステンレス鋼板に代えて銅板等を使用
することもできる。そしてこの発明のガスケット構造
は、自動車用エンジン以外のエンジンの排気系にも適用
することができる。

【００３０】

【効果】かくしてこの発明の高耐熱性ガスケット構造に
よれば、高温による灰化やクリープが発生しない、高耐
熱性無機物質からなるシール材の層がシール機能を担保
するので、高温下でシール機能を長期間維持することが
でき、またフランジ面に加工傷等の凹部が残っていて
も、その凹部をシール材の層が柔軟に埋めるので、高い
シール機能を持つことができ、そして、たとえフランジ
面に変形が発生しても、その変形にシール材の層が柔軟
に追従するので、高いシール機能を長期間維持すること
ができる。

【００３１】なお、この発明のガスケット構造における
前記高耐熱性無機物質はマイカ（雲母）と窒化硼素との
うち何れか一種以上からなるものであっても良く、これ
らマイカや窒化硼素を含むシール材によれば、４００℃
を超える高温環境下でも長期間にわたって充分高いシー
ル機能を維持することができる。

【００３２】そして、この発明のガスケット構造におけ
る前記シール材の層は、前記板材に形成されたビードの
上に固着されていても良く、このようにすれば、ビード
が排気系部品のフランジ面で挟まれて偏平化することで
生ずる板材の僅かな凹部によってシール材の層が板材の
シール面上に強固に保持されるので、ガスケットの耐圧
性および耐久性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、この発明の高耐熱性ガスケット構造
の一実施例を示す平面図、また（ｂ）は、その実施例の
ガスケット構造の、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であ
る。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の高耐熱性ガスケ
ットの他の四種類の実施例をそれぞれ示す断面図であ
る。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、図２に示す実施例にお
ける上向きおよび下向きのフルビードの、シール材層を
保持する機能を示す説明図である。

【図４】図１に示す実施例の構造のガスケットおよび図
２（ｄ）に示す実施例の構造のガスケットと、図５
（ａ）に示す従来例の構造のガスケットおよび図５
（ｃ）に示す従来例の構造のガスケットとについて、機
能性の確認試験を実施した結果を示す特性線図である。

【図５】（ａ）〜（ｅ）は、従来の高耐熱性ガスケット
構造をそれぞれ示す断面図である。

【符号の説明】

１ 芯金 ２ 膨張黒鉛シート ３ 薄板材 ４ 板材 4a フルビード 4b, 4c, 4e, 4f 縁部 4d ハーフビード ５ 排気通流孔 ６ ボルト孔 ７ シール材層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石垣 匠 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 藤原 健 埼玉県浦和市原山２丁目28番18号 日本リ ークレス工業株式会社内 (72)発明者 原田 英明 埼玉県浦和市原山２丁目28番18号 日本リ ークレス工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気口より下流の排気系の高
   温の部品結合部に使用される高耐熱性ガスケットの構造
   において、 金属製の板材と、 前記板材のシール面上に固着された、高耐熱性無機物質
   からなるシール材の層とを具えてなる、高耐熱性ガスケ
   ット構造。
2. 【請求項２】 前記高耐熱性無機物質は、マイカ（雲
   母）と窒化硼素とのうち何れか一種以上からなるもので
   あることを特徴とする、請求項１記載の高耐熱性ガスケ
   ット構造。
3. 【請求項３】 前記シール材の層は、前記板材に形成さ
   れたビードの上に固着されていることを特徴とする、請
   求項１または請求項２記載の高耐熱性ガスケット構造。